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"Appareil pour la transformation continue des vitesses dans tous rapports voulus.".
La présente invention a pour objet un appareil qui permet de transmettre le mouvement dans tous les cas où la valeur du couple résistant peut être variable pendant que celle du couple moteur reste constante et ce, dtune façon soit pro- gressive, soit dégressive, les variations pouvant être auto- matiques ou commandées. Il permet aussi la réduction ou la multiplication de la vitesse de la résistance dans un rapport quelconque.
En outre, un moteur quelconque doté de cet appareil pourra prendre et conserver son régime le plus avantageux et z7
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donner son rendement maximum, de façon à utiliser l'énergie maxima à l'arbre secondaire ou commandé.
Toutes choses égales d'ailleurs, et en tenant compte du rendement mécanique de la transmission, qui doit être autantque possible voisin de l'unité, on sait que dans tous les cas existe la relation C #' t C'[alpha]'# où C est le couple constant, #' sa vitesse angulaire- constante, C' le couple variable et [alpha] ' sa vitesse variable, et # le rendement.
Autrement dit, suivant que C' augmente ou diminue de valeur, la vitesse angulaire [alpha]' (variable) de l'arbre seoon- daire diminue ou augmente proportionnellement de valeur,et oe d'une manière continue, soit automatique, soit commandée.
Le présent appareil est établi de manière à satis- faire à une telle relation. Il réalise yne transmission qui peut être progressive ou dégressive, ou encore fixe, de telle façon qu'à tout instant ladite formula soit vérifiée.
Ainsi, et dans tou les cas, l'utilisation de la puissance motrice sera maxima, puisque l'arbre secondaire ou résistant prendra automatiquement ou de façon commandée la plus ' grande vitesse possible en fonction du couple résistant. Il s'en suit que le moteur pourra toujours fonctionner à tous régimes et également à son régime optimum. Un tel dispositif réduit donc la consommation d'énergie motrice en facilitant la conduite de la machine qui en est munie.
Le transformateur suivant l'invention est constitué de la façon suivante :
Deux trains épicycloïdaux ayant même axe général ont leurs planétaires accouplés deux à deux ; l'un des deux groupes
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de planétaires est command-6 par la moteur, alors que le support ou boîtier supportant les satellites de l'un de ces deux trains épicycloïdaux est commandé à,vitesse variable, entre des limites restreintes, par le même moteur.
Du fait de cet accouplement on obtient au porte, satellites ou bottier du second train êpioyololdal faisant partie de l'arbre second-aire ou résistant des vitesses variables dans les rapports voulus, quelles que soient leurs valeurs.
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Soit LU ', er.7 et 0( les vitesses angulaires des deux planétaires et du porte-satellites d'un des trains épi-
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oycloldaux ; par rapport à un système de comparaison donné, ces trois quantités sont liées par la formule ;
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(-J C4 = # R # - [alpha] R étant la raison du train d'engrenage.
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sainblablement, les quantités W 1,W et 0(,' du second train 6p!oyololdal sont liées par la formule : '-C z Rt # - [alpha]
L'accouplement deux à deux des planétaires de ces deux trains épicycloïdaux donne des vitesses résultantes fournies par les formulessuivantes :
1 Cas où R est positif et R' négatif :
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O( t ¯ i,.T ""cXR'
1 - R' Cas où R et R' sont négatifs :
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OC 1 =G2i(R¯R+j +OC R t 1+R R (1 + R') 3 Cas où R et R' sont positifs ;
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OC = ojO (Jv (B' -R) +OR (1+R)
B (1 - R')
De l'analogie de ces trois formules découle que dans les trois cas on obtient un résultat équivalent quant au choix des variables.
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Les dessins annexés montrent, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de réalisation du transformateur suivant l'invention, pour le cas où les raisons des deux trains épioy- cloidaux sont négatives.
La fig. 1 montre schématique ment la transmission suivant l'invention.
Les figs. 2 à 4 représentent la commande dtorien- tation des joints doubles à la Cardan,
La fig. 2 est une coupe suivant un plan perpendiou- laire au plan de figure et passant par l'axe de l'arbre 35 ou
36 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de face de l'un des cardans et la fig. 4 est la vue de face d'une roue libre sens unique.
La fig. 5 représente l'invention pour transmission semi-électrique.
La fig. 6 se rapporte à un diagramme produit et - résultant de la commande des joints doubles à la cardan. La courbe S représente le mouvement résultant.
Dans la dispositif représenté fig, l,deux trains épicycloïdaux A et B juxtaposés sont susceptibles de tourner autour de l'axe général @@' de l'appareil fixe dans l'espaee.
Le groupe A se compose d'un boîtier 1 portant les satallites et tourillonnant dans les paliers 2 et 3, lisses ou à roulements.
Suivant l'axe de ce boîtier 1 tourne l'arbre pri- maire 4 du moteur, portant les roues planétaires 5 et 6.
La roue planétaire 5 engrène avec les satellites
7 et 8 fixes sur les arbres 9 et 10 qui tourillonnent dans les paliers y, y', z et z' solidaires du boîtier 1. Les pignons 11 et 12 engrenant avec la roue planétaire 6 sont clavetés sur les
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arbres 28 et 29. La roue planétaire 13 est olavetée sur la douille 14 indépendante de l'arbre 4 ; aucune liaison autre que des liaisons longitudinales n'existant entre ces éléments, ils peuvent être animés de vitesses angulaires différentes.
Le bottier 1 comporte encore un train épicylcoïdal formant différentiel, dont les deux planétaires 15 et 16 engrènent avec les satellites 17 et 18 fous sur les axes'tels que a a' solidaires de ce bottier 1.
Le planétaire 19 est claveté sur la douille 14, ce qui le rend solidaire du planétaire 13.
Le pignon 20 et le planétaire le ,sont clavetés sur la douille zl,
Le pignon 22 et le planétaire 15 sont olavetés sur la douille: 23. Ces deux douilles 21 et 23 sont indépen- dantes l'une de l'autre et de l'arbre 4; aucune liaison autre que des liaisons longitudinales n'existant entre ces éléments, ils peuvent donc être animés de vitesses angulaires différentes.
Des engrenages satellites tels que 24 et 25 engrènent avec l'engrenage planétaire 19. Les satellites 7 et 24 sont soli- daires, ainsi que les satellites 8 et 25. Les engrenages 7 et 24 sont clavetés sur le même arbre 9 tourillonnant dans des coussinets faisant corps avec le bottier 1.
Les engrenages 8 et 25 sont olavetés sur le même arbre 10 tourillonnant dans descoussinets faisant corps avec le bottier 1.
On a ainsi réalisé le groupe A d'un des trains maintenant épicycloïdaux. voici/comment on réalise le groupe B du second train.
Des engrenages 26 engrènent avec le planétaire 13, ils sont clavetés avec les pignons 11 sur des arbres 28 dont les
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paliers sont en u u'. De même, les engrenages 27 engrènent avec le même planétaire 13 ; ils sont clavetés avec des pignons 12 sur les arbres 29 dont les paliers sont v v'.
Ges arbres 28 et 29 tourillonnent dans des coussi- nets lisses ou à roulements qui font corps avec le bottier 30, lequel tourne dans les paliers 31a et 31b du bâti général de l'appareil,
L'ensemble des groupes A, B et C forme ainsi un bloc compact auquel on peut appliquer la formule qui permet de déterminer les valeurs des vitesses du groupe A en fonction des vitesses de l'arbre moteur 4 et du groupe épicycloïdal B ou résistant. Par l'adjonction du différentuel C la somme des vitesses des roues 20 et22 donne à la vitesse [alpha] du groupe A la valeur convenable pour que la vitesse [alpha]' du secondaire ou résistance réponde aux conditions du moment.
Sur l'arbre moteur 4 est claveté un engrenage 32, fig, l, qui engrène avec trois engrenages 33. Le pignon 32 est également en prise avec une roue 34 qui tourne à une vitesse trois fois plus grande que les engrenages 33. ceux-ci sont clavetés sur des arbres 35 supportés par des paliers faisant corps avec le bâti général de l'appareil.
L'engrenage 34 est claveté sur un arbre 56 supporté lui aussi par des paliers faisant corps avec le bâti.
Les arbres 35 portent à leurs extrémités libres les chapes telles que 37 qui attaquent par la noix 37a la chape commandée 37b d'un premier joint à la cardan. La chape 37b se prolonge par un axe 37c tourillonnant dans les coussinets tels que 51, lisses ou à roulements, de chapes d'orientation telles que 53 supportées par les coussinets 54 et 55 faisant partie du. bâti général de l'appareil.
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Sur la chape 37b et par conséquent sur l'axe 570 est clavetée sous un certain angle la première chape 38 d'un second joint à la Cardan qui commande par l'intermédiaire de l'anneau 38a la seconde chape 39 de ce second joint à la Cardan, On a formé ainsi un système de joints doubles à la Cardan spéciaux. La chape 39 est clavetée ou d'une seule pièce avec une douille 40 concentrique mais indépendante de l'arbre 35 autour duquel elle tourne librement; aucune liaison autre que des liaisons longitudinales n'existant entre ces éléments, ils peuvent donc être animés de vitesses différentes.
Sur cette douille 40 est claveté un manchon à rampes de coïndement 41 qui entraine par l'intermédiaire de galets 42 le plateau 43 olaveté sur la douille 44 faisant oorps aveo l'engrenage 45 qui est en prise avec l'engrenage 22.
L'arbre 36 porte lui aussi à son extrémité libre une chape 46 qui attaque par la noix 46a la ohape 46b commandée d'un premier joint à la cardan. La chape 46b se prolonge par un axe 46c tourillonnant dans un coussinet, lisse au à roulement, sera- blable à 51 d'une chape d'orientation identique à la ohape 53.
Sur la chape 46b et par conséquent sur l'axe 46c est olavetée, sous un certain angle, la première chape 47 d'un se- coud joint à la Cardan qui commande, par l'intermédiaire d'un anneau non représenté, la seconde chape 48 de ce deuxième joint µ la cardan, cette chape 48 étant elle-même clavetée sur une douille 49 concentrique, mais indépendante de l'arbre 36 autour duquel elle tourne librement; aucune liaison autre que des liai- sons longitudinales n'existant entre '.Ces éléments, ils peuvent par conséquent être animés de vitesses différentes.
Sur cette douille 49 est claveté l'engrenage 50 engrenant avec la roue 20; cette roue 20 commande par l'inter-
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médiaire de la douille 21, l'engrenage planétaire 16 du différentiel groupe c. La douille 49 ne comportant pas de roue libre, la commande en résultant est rigide ; il s'en suit que le planétaire 16 suit intégralement le mouvement variable produit par le joint double à la cardan.
Les chapes commandées 38 et 47 des seconds joints à la cardan sont supportées par des coussinets 51 et 52 faisant partie d'une chape d'orientation telle que 53, fig. 2, qui pivote dans des coussinets 54 et 55 faisant partie du bâti géné- ral de l'appareil et dont l'axe passe par celui de l'artioula'- tion des joints à la Cardan 37 ou 46 et est perpendiculaire au plan de figure .
Ces chapes d'orientation telles que 53 ont leur orientabilité commandée par un levier tel que 56 relié à des secteurs dentés 57 par les tringles 58 ; ces secteurs dentés 57, pivotant en 59, engrènent avec un manchon à gorges 60 coulissant sur l'arbre secondaire 61 portant un plateau 62 relié par l'intermédiaire d'un ressort de torsion 63 à un pla- teau 64 claveté sur l'arbre 31 du bottier 30.
Le plateau 62 porte des coulisses 65 dans lesquelles glissent des tirants 66 reliant le manchon denté 60 à l'écrou 67 se vissant sur les rampes hélicoidales 68 de l'arbre 31 soli- daire du bottier 30. En outre le plateau 62 par ses coulisses 65 sert à l'entraînement de l'écrou 67 dont le mouvement axial entraine dans ses déplacements le manchon denté 60 et par con- séquent la chape d'orientation telle que 53, fixant ainsi l'in- clinaison des arbres commandés des joints doubles à la cardan, L'arbre secondaire 61 porte encore à l'autre extrémité libre un plateau 69 ou autre mode d'accouplement avec la résistance,
Le système étant en marche et les rapports judi-
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cieusement choisis, la vitesse de l'arbre moteur étant cons- tante, l'arbre secondaire prendra les vitesses fonction de [alpha],
cependant que [alpha], variera entre des limites très étendues pan-
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dant que celles de oC seront très limitées et fonction des rap- ports R et R' désignés plus haut.
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Les variations de dépendent donc uniquement des rapports R et R' et peuvent par conséquent être limitées,
Par les moyens connus à ce.jour il est possible
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d'obtenir pour oC des variations de 0,5 à 2 mais la commande ainsi réalisée ne serait pas homocinétique; il faut par consé- quent avoir recours à un redressement qui peut Être fait de la façon suivante :
En principe, dans toute transmission par joints à. la Cardan, l'arbre commandé tourne d'un mouvement d'allure harmonique dont la vitesse du récepteur est fonction de l'in- clinaison des deux arbres moteur et récepteur l'un sur l'autre.
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Donc en désignant par W et Wl les angles respectifs de rotation des deux chapes d'un joint à. la Cardan et par ex. l'angle foriué par les deux axes, on a : tg #1
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tu c os OC Si on appelle w et \'il les vitesses angulaires des deux axes on en déduit :
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'1 = Coghe w 1 - sin?-W si=n Y, Identiquement on a pour le second joint à. la Cardan où. la vi-
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tesse de la cormande est wl '2 = CosUC Vii 1 - sinsi±X Le rapport des vitesses obtenues de par les liaisons @
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existantes, s'obtient par la combinaison des deux formules précédentes soit :
w2 = cos2 [alpha] 'Il (1 - sin2 # sin [alpha] )2. dans laquelle formule w représente la vitesse de la chape commandante, qui est constante, alors que w2 est celle de la chape commandée du second j oint à la Cardan qui prend des valeurs d'allure harmonique.
Cette formule permet d'établir les courbes P et R (fig. 6).
La courbe P représente le mouvement produit par les joints doubles à la Cardan pour la f onction principale, et la courbe R celui obtenu avec les joints doubles à la Cardan dont la vitesse est triple de celles des joints précédents, réali sant ainsi la troisième harmonique de la fonction principale&
En faisant la somme de ces deux fonctions, on en tire la courbe S du diagramme fig. 6, où la longueur L re- présente par exemple un tour de l'arbre produisant la fonction principale courbe P, trois tours de celui produisant la troi- sième harmonique courbe R, et deux tours pour la fonction résulténte courbe S.
Ces courbes ont été établies en prenant pour amplis tude maxima de la fonction principale courbe P celle résultant de ce que la chape commandante du second j oint à la Cardan est calée à 90 sur la chape commandée du premierjoint à la Cardan, et ce pour un angle quelconque des deux arbres commandé et com- mandant. On a ensuite déterminé la courbe R de façon, que la courbe S présente des paliers importants caractérostiques de vitesses constantes.
Après détermination de l'amplitude maxima à donner à la courbe R, l'angle des deux joints à la Cardan a été fixé par celui formé par la chape d'orientation;,
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Si on se reporte à la formule donnant le rapport w2 des vitesses des deux arbres des joints doubles à la Car- w. dan, on voit que pour un calage zéro des chapes, ce rapport est égal à l'unité c'est-à-dire w2 w caractéristique d'un joint à la Cardan homocinétique.
Si on examine la courbe S du diagramme fig. 6,'on voit qu'elle présente entre les temps ab et cd une partie droi- te correspondant par conséquent à une vitesse constante qui est utilisée pour la commande du train épicycloïdal du groupe à.
Si on représente par AB ou L le temps d'une révo- lution complète des joints doubles à la Cardan produisant la fonction principale, le mouvement de la douille réceptrice se fera suivant la courbe P; de même celui des joints doubles produisant la troisième harmonique aura la forme de la courbe
R, par conséquent la courbe S en sera bien la résultante. On voit que si les joihts doubles à la Cardan étaient reliés rigidement l'un et l'autre aux planétaires du différentiel du groupe C, il en résulterait pour le porte-satellite et par ' conséquent pour le train épicycloïdal du groupe @ un mouvement oscillatoire caractérisé par la courbe S.
Le redressement de ce mouvement est donc nécessaire pour n'utiliser due les parties rectilignes de cette courbe S; c'est le rôle des roues libres à sens unique qui n'interviennent que pendant les périodes ab et cd, bien que l'arbre dont la vitesse est triple de celle des roues libres soit relié rigi- dément au planétaire du différentiel du groupe C.
En appliquant ce mouvement au train épicycloïdal A on obtient au train épicycloïdal B et par conséquent à l'ar- bre secondaire ou résistant des vitesses variables [alpha]' fonc- tion de cellas 0( du train épicycloïdal et définies par la.
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formate
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do' - -vJ' (H-R' + ex. R'(1+R)
R(1 + R')
Dans cette formule si on pose [alpha]= # #' on en déduit :
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oc =uj C 1 .. R (1 - <r) .- If R 1 l
R + R' Or # est le rapport entre la vitesse du train épicycloïdal dont les variations sont limitées et la vitesse constante du moteur.
Donc il découle de cette formule que # sera égal
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à l'unité lorsque les vitesses :Y, et S..J ' seront égales quelles qu, soient les valeurs de R et R'.
Niailes valeurs du coefficient # sont limitées par les vitesses fournies résultant du jeu des joints doubles à la Cardan c'est-à-dire par le rapport : w2 = cos2[alpha]
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(1 - sina W sin4o( )2
De la formule donnée plus haut il découle que R' sera aussi grand que le permettront les dimensions de l'appa- reil afin que le rapporta ne s'éloigne pas trop de l'unité, mais par construction R ne peut pas être égal à zéro, il ne peut pas non plus être égal à R', cas d'impossibilité, et par suite de non fonctionnement.
Les rapports R et R' seront donc choisis suivant l'application de l'appareil en tenant, compte des limites de variation des vitesses à obtenir.
Le diagramme fig. 6 fait voir que pendant un quart environ de la rotation des arbres portant les manchons à ram- pes de coincement l'homicinétie du mouvement est parfaite et
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que par conséquent il est possible d'obtenir un mouvement con- tinu en employant trois arbres semblables pour la fonction principale et un quatrième arbre sans roue libre formant la troisième harmonique.
Quant à la sommation de la fonction harmonique principale avec sa troisième harmonique elle s'effectue'par le différentiel groupe C puisque la demi-somme de deux vitesses différentielles est une cons,tante,
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
L'appareil étant au repos le couple à- appliquer à l'arbre 61 est maximum; au démarrage le couple moteur ap- pliqué à l'arbre 4.'provoque une torsion du ressort 63 qui en traîne d'un certain angle de décalage le plateau 64'par rap port au plateau 62.
Dans ce mouvement l'angle de décalage se reporte sur les rampes hélicoïdales 68 qui obligent l'écrou 67 à se déplacer axialement puisque tout mouvement de rota- tion relatif au plateau 62 lui est impossible ar suite de la présence des tirants 66 coulissant dans le plateau 62; il s'en suit donc un mène déplacement axial du manchon'denté 60, transmis et transformé en rotation d'un certain angle fonction de l'angle de torsion du ressort, par l'intermédiaire des sec- teurs dentés 57, tringles,. 58 et leviers 56 aux chapes d'orien- tation 53 et par conséquent aux joints doubles à la Cardan.
Du fait de cette orientation les douilles'40 et 49 prennent un mouvement de rotation d'allure harmonique, les arbres 35 et 36 tournant à vitesse constantes, la vitesse de 36 étant trois fois supérieure à celle de 35, tandis que le rapport de la vitesse des arbres 35 à celle du moteur peut être quelconque.
Les douilles 40, en passant par les roues libres
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à sens unique, transmettent leurs mouvements par l'intermé- diaire de la douille 44, des engrenages 45 et 22 et de la douille 23, au planétaire 15 du différentiel groupe C. Quant au planétaire 16 de ce différentiel groupe C, il est commandé suivant l'allure harmonique représentée par la courbe R (fig.6) par l'intermédiaire de la douille 21, des engrenages 20 et 50 et de la douille 49. Les planétaires 15 et 16, en engrenant avec les satellites 17 et 18, entrainent par l'axe aade ces satellites le boîtier 1 et par conséquent le train épicyclol- dal groupe A, dont la vitesse est entièrement régie comme on vient de le dire par tout le système de joints doubles à la cardan et de roues libres à sens unique.
Ce train épicycloïdal groupe A sert donc d'appui aux satellites 7 - 24 et 8 - 25, les uns 7 - 8 commandés par le moteur au moyen du planétaire 5 et les autres 24 - 25 commandant le planétaire 19 qui transmet son mouvement au planétaire 13 du second train épicycloïdal B.
Le second planétaire 6 de ce train reçoit son mouvement directe- ment du moteur en même temps que le planétaire 5 ; ils'en suit que les satellites 12 - 27 et 11 - 26 sont commandés d'une part par le moteur à vitesse constante et d'autre part par le plané- taire la qui a des vitesses fonction du train épicycloidal grou pe @;
il en résulte pour le boîtier 30 entraîné par les satelli tes 12 - 27 et 11 - 26 des vitesses également variables, vi- tesses transmises à l'arbre secondaire ou résistant 61, Si le couple appliqué à cet arbre diminue de valeur, il en résulte une diminution de!'angle de décalage des plateaux 62 et 64 puis que le ressort 63 se détend, provoquant un déplacement axial du manchon denté 60 qui modifie l'angle d'orientation des joints doubles à la cardan et par conséquent la vitesse de rotation du train épicycloidal groupe A comme il a été expliqué plus
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haut, on voit ainsi qu'à chaque valeur du couple résistant cor- respond une valeur bien définie de la vitesse de l'arbre secon- daire ou résistant 61 fonction de celle du train épicycloidal groupe A.
La vitesse [alpha]' de,l'arbre secondaire ou résistant sera donnée par la relation indiquée plus haut ;
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C{' - y [1 - -1l!- (1 - Cf ) bzz R'f 1
R 1 Si par exemple on fait 0,9 pour [alpha]' @ 1000 et #' = 4000 et encore = 1 " [alpha]' = 4000 et #' = 4000 la vitesse motrice #' étant constante et égale à 4000 on obtient
R' = 10,78 et en chiffre rond R' = 10 R = 0,092 " " R = 1
10
On remarquera en passant qu'on pourrait tout aussi bien faire [alpha]' = 0 avec #' = 4000.
Dans ce cas on aurait
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0 = W ' C 1 R' (1 - cr ) -- RI 1 1
R 1 + R' où seul le rapport R' change.
R
Ainsi en partioulier si l'appareil doit faire mou- voir un matériel très lourd et très résistant à l'avancement il sera possible de partir de la vitesse nulle et de l'augmenter progressivement puisque le couple résistant diminue.
Dans l'exemple ci-dessus, on a pour la vitesse o(, du train épicycloïdal groupe A : [alpha]= # #' ou [alpha] = 0,9 x 4000= 3600 et [alpha] = 1 x 4000= 4000
La vitesse du train épicycloïdal groupe A varie donc de 3600 à 4000 tours, pour des vitesses à la réeistance variant de 1000 à 4000 tours.
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La demi-somme des vitesses des planétaires 15 et 16 devra donc varier de 3600 à 4000 tours.
Si on commande les arbres 35 à demi-vitesse de l'arbre moteur 4, les engrenages 32 et 33 sont bien déterminés, et l'arbre 36 devant tourner trois fois plus vite, l'engrenage 34 est lui aussi bien déterminé.
On donnera par exemple à ces engrenages les valeurs suivantes :
Engrenages 32 - 30 dents
33 - 60 " 34@- 20 "
Les vitesses respectives des arbres 35 et de l'ar- bre 36 sont :
Arbre 35 4000 x 30 = 2000 60
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Arbre 36 4000 xyz0 x -! =, 6000
60 Donc la demi-somme est 4000.
Or le différentiel groupe C à ce moment tourne à 3600 tours ; le rapport des engrenages 22/45 et 21/50 sera
3600 = 9 4000,
Donc les roues 20 et 22 auront un nombre de dents multiple de 10 et les roues 45 et 50 un nombre de dents mul- tiple de 9, soit en définitive :
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<tb> Engrenages <SEP> 32 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> dents
<tb>
<tb> " <SEP> 33 <SEP> - <SEP> 60 <SEP> "
<tb>
<tb> " <SEP> 34 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> "
<tb>
<tb> " <SEP> 22 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> "
<tb>
<tb> " <SEP> 45 <SEP> - <SEP> 45 <SEP> "
<tb>
<tb> " <SEP> 20 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> "
<tb>
<tb> " <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 45 <SEP> "
<tb>
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On a en effet pour la vitesse du train épioycloi- dal groupe A qui commande le différentiel groupe 0 [alpha] = 4000 x30 x 45 + 4000 x 30 x 45 : 2 = 3600 ts
60 x 50 20 x 50
Quant à la vitesse [alpha] = 4000 on l'obtiendra par l'o- rientation des joints doubles à la Cardan.
On a choisi l'exemple pour l'application de l'appa- reil à une voiture automobile dont la vitesse de moteur est 4000 tours.
Lorsqu'on embraye, le ressort de torsion en se comprimant amène, par les liaisons définies, les joints doubles à la Cardan à la position fixant la rotation du train épicy- cloïdal groupe A à la vitesse de 3600 tours correspondant à la petite vitesse ; à ce moment le couple est maximum puis va en diminuant, provoquant ainsi une détente du ressort et par con- séquent un changement d'orientation des joints doubles à la Cardan.
Lorsque le couple résistant égale le couple moteur l'orientation des joints à la Cardan force le train épicyclol'- dal groupe A par l'intermédiaire du différentiel à tourner à la vitesse du moteur, puis lorsqu'on aborde une montée le cou- ple résistant augmente, le ressort se tend et fait changer d'in- clinaison les joints doubles à la Cardan d'un angle tel que le train épicycloidal groupe A tourne à la vitesse correspondante et de telle façon qu'on a la formule donnée plus haut C #' = C'[alpha] '#
Inversement, dans une descente le ressort se détendia et provoquera la réduction de la vitesse du train épicycloïdal groupe A comme il a été expliqué plus haut.
L'utilisation du présent appareil est toute indi-
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quée lorsqu'on aura à faire mouvoir un matériel très lourd et très résistant à l'avancement; tels sont les cas de l'automobi- le, des chemins de fer, autorails, tanks, navires, tracteurs, autobus, extracteurs, commande de laminoirs, etc... et en un mot partout où la vitesse doit être inversement proportion- nelle à la résistance. Cet avantage est également précieux dans joutes les industries où on a recours aux changements de vites- ses, telles que machines-outils, filatures, papeteries, lance- ments de moteurs synchrones, etc..
Avec ce transformateur l'emploi des courants poly- phasés en remplacement du moteur série à courant continu devient possible ; le dessin fig. 5 montre une réalisation pour ce cas dont la description peut être ainsi faite :
Le moteur attaque, outre les planétaires comme il est dit plus haut, l'inducteur d d'un alternateur dont l'induit b sert de stator à un moteur asynchrone c dont le rotor commande le groupe de train épicycloidal A, lequel, conne il est dit plus haut, tourne à des vitesses variables dont les limites sont très restreintes. Dans le cas présent les limites sont tenues entre les variations dues au glissement du rotor du moteur asyn- chrone dans son champ.
Si l'alternateur devient moteur synchrone le résul- tat est encore le même,
Si le groupe de train épicycloïdal A est commandé sous un certain rapport par l'arbre moteur, cet appareil devient alors un réducteur ou multiplicateur de vitesse fixe.
Enfin si le groupe de train épicycloïdal A est commandé directement par un moteur ou autre appareil séparé et quelconque mais à vitesse vàriable dans des limites très res- treintes, cet appareil est encore un transformateur de vitesse continue.
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Il est bien entendu que les modes de réalisation d'un appareil construit conformément à l'invention pourront présenter quant au nombre des organes des différences qui ne porteront pas atteinte aux caractéristiques de l'invention ; c'est ainsi qu'on pourra avoir autant de trains épicycloïdaux et d'engrenages qu'il sera nécessaire. Les engrenages composant ces organes pourront être droits, hélicoïdaux, hyperboloïdaux, coniques, à vis sans fin ou à chaînes, etc.. On conçoit qu'on pourra remplacer tout ou partie des engrenages par des vilebre- quins, excentriques, bielles ou capsulismes. D'autre part l'au- tomaticité pourra être réalisée par ressorts, régulateurs, servo. moteur, déplacements angulaires du bâti général de l'appareil ou autre procédé.
La variation de l'angle d'obliquité des joints dou- bles spéciaux, qui pourront tout aussi bien être triples, qua- druples, etc.., pourra également se faire manuellement.
@ La partie formant transformation par les joints doubles spéciaux ou multiples et le différentiel pourront former un variateur de vitesse continue limitée, automatique ou comman- dée. par le calage des chapes des joints doublés spéciaux à l'angle zéro ou 360 on formera un joint double homocinétique.
Inversement, on réalisera un régulateur de vitesse constante en commandant l'arbre secondaire par un moteur à vitesse variable, l'arbre primaire prenant alors une vitesse constante.
@
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-:- REVENDICATIONS
EMI20.1
.,....----------
1.- Dispositif transformateur ou variateur de vitesse continue caractérisé en ce que la partie formant transformation se compose essentiellement de joints doubles spéciaux genre Cardan orientables -et conjugués à des roues libres à sens unique, ou non, présentant la particularité de réaliser une commande homocinétique variable et déter- minée par l'obliquité de ces joints doubles spéciaux.
2.- Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'orientabilité des joints doubles spé- ciaux résulte d'une commande volontaire ou automatique.
3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas où l'orientabilité des joints doubles est automatique, cette automaticité est due à la déformation d'un ressort de torsion ou autre moyen, cette déformation étant soumise à la valeur du couple récep- teur ou résistant et fixant ainsi l'angle d'obliquité des joints doubles spéciaux et par conséquent l'ampleur des oscillations résultantes.
4. - Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le différentiel recevant, par ses plané- taires ou roues centrales, les oscillations provoquées par les joints doubles spéciaux et roues libres à sens unique transforme ces oscillations en un mouvement de rotation continu fonction de l'angle d'obliquité des joints doubles spéciaux.
5.- Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le train épicycloldal recevant par son porte-satellites le mouvement du différentiel, a ses deux planétaires ou roues centrales commandés, l'un par le
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moteur et le second par l'un des planétaires d'un second train épicycloïdal formant récepteur.
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"Apparatus for the continuous transformation of speeds in all desired ratios.".
The object of the present invention is an apparatus which makes it possible to transmit the movement in all cases where the value of the resistive torque may be variable while that of the motor torque remains constant and this, either gradually or in a decreasing manner, the variations. can be automatic or controlled. It also allows the speed of the resistance to be reduced or multiplied in any ratio.
In addition, any engine equipped with this device will be able to take and maintain its most advantageous speed and z7
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give its maximum efficiency, so as to use the maximum energy to the secondary or controlled shaft.
All other things being equal, and taking into account the mechanical efficiency of the transmission, which should be as close as possible to unity, we know that in all cases there is the relation C # 't C' [alpha] '# where C is the constant torque, # 'its constant angular speed, C' the variable torque and [alpha] 'its variable speed, and # the efficiency.
In other words, depending on whether C 'increases or decreases in value, the angular speed [alpha]' (variable) of the secondary shaft decreases or increases proportionally in value, and oe in a continuous manner, either automatic or controlled. .
The present apparatus is set up to satisfy such a relationship. There is a transmission which can be progressive or degressive, or even fixed, in such a way that at any time said formula is verified.
Thus, and in all cases, the use of the motive power will be maximum, since the secondary or resistant shaft will automatically or in a controlled manner take the highest possible speed as a function of the resistant torque. It follows that the engine will always be able to operate at all speeds and also at its optimum speed. Such a device therefore reduces the consumption of motive energy by making it easier to operate the machine fitted with it.
The transformer according to the invention is constituted as follows:
Two epicyclic gears having the same general axis have their planetary gear coupled in pairs; one of the two groups
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planetary gear is controlled by the motor, while the support or box supporting the satellites of one of these two epicyclic gears is controlled at variable speed, between restricted limits, by the same motor.
As a result of this coupling one obtains at the door, satellites or casing of the second epioyololdal train forming part of the secondary shaft or resisting variable speeds in the desired ratios, whatever their values.
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Let LU ', er.7 and 0 (be the angular speeds of the two planetary gear and of the planet carrier of one of the epi-
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oycloldaux; with respect to a given comparison system, these three quantities are linked by the formula;
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(-J C4 = # R # - [alpha] R being the reason for the gear train.
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Indeed, the quantities W 1, W and 0 (, 'of the second train 6p! oyololdal are linked by the formula:' -C z Rt # - [alpha]
Coupling two by two of the planets of these two epicyclic gears gives resulting speeds provided by the following formulas:
1 Case where R is positive and R 'negative:
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O (t ¯ i, .T "" cXR '
1 - R 'Case where R and R' are negative:
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OC 1 = G2i (R¯R + j + OC R t 1 + R R (1 + R ') 3 Case where R and R' are positive;
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OC = ojO (Jv (B '-R) + OR (1 + R)
B (1 - R ')
From the analogy of these three formulas follows that in the three cases an equivalent result is obtained with regard to the choice of variables.
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The appended drawings show, by way of nonlimiting examples, two embodiments of the transformer according to the invention, for the case where the reasons for the two epioycloidal trains are negative.
Fig. 1 schematically shows the transmission according to the invention.
Figs. 2 to 4 represent the control of the rotation of the double joints on the Cardan,
Fig. 2 is a section taken along a plane perpendicular to the plane of the figure and passing through the axis of the shaft 35 or
36 of fig. 1.
Fig. 3 is a front view of one of the gimbals and FIG. 4 is the front view of a one-way freewheel.
Fig. 5 shows the invention for semi-electric transmission.
Fig. 6 refers to a product diagram and - resulting from the ordering of the double universal joints. The S curve represents the resulting movement.
In the device shown in fig, l, two juxtaposed epicyclic trains A and B are capable of rotating around the general axis @@ 'of the fixed device in the espaee.
Group A consists of a housing 1 carrying the satallites and journaling in bearings 2 and 3, plain or rolling.
Along the axis of this housing 1 rotates the primary shaft 4 of the motor, carrying the planetary wheels 5 and 6.
The planetary wheel 5 meshes with the satellites
7 and 8 fixed on the shafts 9 and 10 which journal in the bearings y, y ', z and z' integral with the housing 1. The pinions 11 and 12 meshing with the planetary wheel 6 are keyed on the
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shafts 28 and 29. The planetary wheel 13 is olavetée on the sleeve 14 independent of the shaft 4; no link other than longitudinal links existing between these elements, they can be driven at different angular speeds.
The case 1 also comprises an epicylcoidal gear forming a differential, the two planetary 15 and 16 of which mesh with the idlers 17 and 18 on the axes 'such as a a' integral with this case 1.
The sun gear 19 is keyed on the sleeve 14, which makes it integral with the sun gear 13.
The pinion 20 and the planetary le, are keyed on the sleeve zl,
The pinion 22 and the sun gear 15 are keyed on the bush: 23. These two bushes 21 and 23 are independent of one another and of the shaft 4; no link other than longitudinal links existing between these elements, they can therefore be driven at different angular speeds.
Planetary gears such as 24 and 25 mesh with planetary gear 19. Planetary gears 7 and 24 are integral, as are planetary gears 8 and 25. Gears 7 and 24 are keyed on the same shaft 9 journaled in bearings. integral with the shoemaker 1.
The gears 8 and 25 are olavetées on the same shaft 10 journaling in bearings integral with the housing 1.
We have thus produced group A of one of the now epicyclic trains. here is / how we realize the group B of the second train.
Gears 26 mesh with the planetary 13, they are keyed with the pinions 11 on shafts 28 whose
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bearings are u u '. Likewise, the gears 27 mesh with the same sun gear 13; they are keyed with pinions 12 on the shafts 29 whose bearings are v v '.
The shafts 28 and 29 are journaled in smooth or rolling bearings which are integral with the casing 30, which rotates in the bearings 31a and 31b of the general frame of the apparatus,
The set of groups A, B and C thus form a compact block to which the formula can be applied which makes it possible to determine the values of the speeds of group A as a function of the speeds of the motor shaft 4 and of the epicyclic group B or resistance. By adding the differential C the sum of the speeds of the wheels 20 and 22 gives the speed [alpha] of group A the appropriate value so that the speed [alpha] 'of the secondary or resistance meets the conditions at the time.
On the motor shaft 4 is keyed a gear 32, fig, 1, which meshes with three gears 33. The pinion 32 is also engaged with a wheel 34 which rotates at a speed three times greater than the gears 33. these are keyed on shafts 35 supported by bearings integral with the general frame of the apparatus.
The gear 34 is keyed on a shaft 56 also supported by bearings integral with the frame.
The shafts 35 carry at their free ends the yokes such as 37 which attack through the nut 37a the controlled yoke 37b of a first universal joint. The yoke 37b is extended by an axis 37c journalling in the bearings such as 51, smooth or bearing, of orientation yokes such as 53 supported by the bearings 54 and 55 forming part of the. general frame of the device.
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On the yoke 37b and therefore on the axis 570 is keyed at a certain angle the first yoke 38 of a second cardan joint which controls through the ring 38a the second yoke 39 of this second joint to Cardan joint, A system of special double cardan joints was thus formed. The yoke 39 is keyed or in one piece with a sleeve 40 concentric but independent of the shaft 35 around which it rotates freely; no link other than longitudinal links existing between these elements, they can therefore be driven at different speeds.
On this bush 40 is keyed a sleeve with coïndement ramps 41 which drives the plate 43 by means of rollers 42 on the bush 44 forming a body with the gear 45 which is engaged with the gear 22.
The shaft 36 also carries at its free end a yoke 46 which attacks by the nut 46a the ohape 46b controlled by a first universal joint. The yoke 46b is extended by an axis 46c journalling in a bearing, smooth or rolling, will be able to 51 with a yoke of orientation identical to the ohape 53.
On the yoke 46b and therefore on the axis 46c is olavetée, at a certain angle, the first yoke 47 of a stitch joined to the Cardan which controls, by means of a ring not shown, the second yoke 48 of this second joint µ the cardan, this yoke 48 itself being keyed on a concentric bush 49, but independent of the shaft 36 around which it rotates freely; no connection other than longitudinal links existing between these elements, they can therefore be driven at different speeds.
On this bush 49 is keyed the gear 50 meshing with the wheel 20; this wheel 20 is controlled by the inter-
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medial of the sleeve 21, the planetary gear 16 of the group c differential. Since the sleeve 49 does not have a freewheel, the resulting control is rigid; it follows that the sun gear 16 fully follows the variable movement produced by the double universal joint.
The controlled yokes 38 and 47 of the second universal joints are supported by bearings 51 and 52 forming part of an orientation yoke such as 53, fig. 2, which pivots in bearings 54 and 55 forming part of the general frame of the apparatus and whose axis passes through that of the articulation of the Cardan joints 37 or 46 and is perpendicular to the plane of figure.
These orientation yokes such as 53 have their orientability controlled by a lever such as 56 connected to toothed sectors 57 by rods 58; these toothed sectors 57, pivoting at 59, mesh with a grooved sleeve 60 sliding on the secondary shaft 61 carrying a plate 62 connected by means of a torsion spring 63 to a plate 64 keyed on the shaft 31 of shoemaker 30.
The plate 62 carries slides 65 in which slide tie rods 66 connecting the toothed sleeve 60 to the nut 67 which is screwed onto the helical ramps 68 of the shaft 31 which is solid with the casing 30. In addition, the plate 62 by its slides 65 serves to drive the nut 67, the axial movement of which drives the toothed sleeve 60 in its movements and consequently the orientation yoke such as 53, thus fixing the inclination of the controlled shafts of the double joints by cardan joint, the secondary shaft 61 also carries at the other free end a plate 69 or other mode of coupling with the resistance,
With the system running and the reports judi-
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carefully chosen, the speed of the motor shaft being constant, the secondary shaft will take the speeds as a function of [alpha],
while [alpha], will vary between very wide limits pan-
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As long as those of oC will be very limited and depend on the ratios R and R 'designated above.
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The variations of therefore depend only on the ratios R and R 'and can consequently be limited,
By the means known to date it is possible
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to obtain variations of 0.5 to 2 for oC, but the control thus achieved would not be homokinetic; it is therefore necessary to have recourse to an adjustment which can be done as follows:
In principle, in any transmission by seals to. the Cardan shaft, the controlled shaft rotates with a harmonic movement, the speed of the receiver of which depends on the inclination of the two motor and receiver shafts one on the other.
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So by denoting by W and Wl the respective angles of rotation of the two yokes from one joint to. the Cardan and eg. the angle formed by the two axes, we have: tg # 1
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tu c os OC If we call w and \ 'il the angular speeds of the two axes, we deduce:
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'1 = Coghe w 1 - sin? -W si = n Y, Identically we have for the second joint to. the Cardan where. the life-
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tess of the command is wl '2 = CosUC Vii 1 - thus ± X The ratio of the speeds obtained by the connections @
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existing ones, is obtained by the combination of the two preceding formulas:
w2 = cos2 [alpha] 'Il (1 - sin2 # sin [alpha]) 2. in which formula w represents the speed of the controlling yoke, which is constant, while w2 is that of the controlled yoke of the second j anointed with the Cardan joint which takes on harmonic values.
This formula makes it possible to establish the curves P and R (fig. 6).
Curve P represents the movement produced by double Cardan joints for the main function, and curve R that obtained with double Cardan joints, the speed of which is three times those of the preceding joints, thus achieving the third harmonic of the main function &
By taking the sum of these two functions, we draw the curve S of the diagram fig. 6, where the length L represents for example one revolution of the shaft producing the main curve function P, three turns of that producing the third harmonic curve R, and two turns for the resultant function curve S.
These curves were established by taking as the maximum ampli tude of the main curve function P that resulting from the fact that the controlling yoke of the second joint anointed with the Cardan joint is wedged at 90 on the controlled clevis of the first joint with the Cardan joint, and this for a any angle of the two controlled and controlled shafts. The curve R was then determined in such a way that the curve S exhibits significant characteristic stages of constant speeds.
After determining the maximum amplitude to be given to the curve R, the angle of the two Cardan joints was fixed by that formed by the orientation yoke ;,
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If we refer to the formula giving the ratio w2 of the speeds of the two shafts of the double joints to the Car- w. dan, we see that for a zero setting of the yokes, this ratio is equal to the unit, that is to say w2 w characteristic of a CV joint.
If we examine the curve S of the diagram fig. 6, it can be seen that it has between the times ab and cd a straight part corresponding consequently to a constant speed which is used for the control of the epicyclic train of the group at.
If we represent by AB or L the time of a complete revolution of the double joints at the Cardan joint producing the main function, the movement of the receiving sleeve will be done along the curve P; in the same way that of the double joints producing the third harmonic will have the shape of the curve
R, consequently the curve S will be the result. It can be seen that if the double joints at the Cardan were rigidly connected to one another to the planetary gear of the differential of group C, this would result for the planet carrier and consequently for the epicyclic train of the group @ an oscillatory movement. characterized by the S curve.
The rectification of this movement is therefore necessary in order not to use due the rectilinear parts of this curve S; this is the role of the one-way freewheels which only intervene during periods ab and cd, although the shaft, whose speed is three times that of the freewheels, is rigidly connected to the planetary of the group C differential. .
By applying this movement to the epicyclic train A we obtain to the epicyclic train B and consequently to the secondary or resistant shaft variable speeds [alpha] 'function of cells 0 (of the epicyclic train and defined by la.
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format
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do '- -vJ' (H-R '+ ex. R' (1 + R)
R (1 + R ')
In this formula if we set [alpha] = # # 'we deduce:
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oc = uj C 1 .. R (1 - <r) .- If R 1 l
R + R 'Or # is the ratio between the speed of the epicyclic train, the variations of which are limited, and the constant speed of the motor.
So it follows from this formula that # will be equal
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to unity when the speeds: Y, and S..J 'will be equal whatever the values of R and R'.
Neither the values of the coefficient # are limited by the speeds supplied resulting from the play of the double cardan joints, that is to say by the ratio: w2 = cos2 [alpha]
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(1 - sina W sin4o () 2
From the formula given above it follows that R 'will be as large as the dimensions of the apparatus will allow so that the ratio a does not deviate too much from unity, but by construction R cannot be equal to zero, it cannot be equal to R 'either, in the event of impossibility, and as a result of non-operation.
The ratios R and R 'will therefore be chosen according to the application of the apparatus, taking into account the speed variation limits to be obtained.
The diagram fig. 6 shows that during about a quarter of the rotation of the shafts carrying the wedging ram sleeves the homicinety of the movement is perfect and
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that consequently it is possible to obtain a continuous movement by employing three similar shafts for the main function and a fourth shaft without freewheel forming the third harmonic.
As for the summation of the main harmonic function with its third harmonic, it is effected by the group C differential since the half-sum of two differential speeds is a constant,
The operation of the device is as follows:
With the device at rest, the torque to be applied to the shaft 61 is maximum; on starting, the motor torque applied to the shaft 4 'causes a torsion of the spring 63 which drags the plate 64' by a certain offset angle relative to the plate 62.
In this movement, the offset angle is transferred to the helical ramps 68 which force the nut 67 to move axially since any rotational movement relative to the plate 62 is impossible for it following the presence of the tie rods 66 sliding in the tray 62; this therefore results in an axial displacement of the toothed sleeve 60, transmitted and transformed into rotation by a certain angle depending on the angle of torsion of the spring, by means of the toothed sectors 57, rods,. 58 and levers 56 to the orientation yokes 53 and consequently to the double cardan joints.
As a result of this orientation, the bushes 40 and 49 take on a rotational movement of harmonic appearance, the shafts 35 and 36 rotating at constant speed, the speed of 36 being three times greater than that of 35, while the ratio of the speed of the shafts 35 to that of the motor can be arbitrary.
Sockets 40, passing through the freewheels
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one-way, transmit their movements through the sleeve 44, the gears 45 and 22 and the sleeve 23, to the planetary 15 of the group C differential. As for the planetary 16 of this group C differential, it is controlled according to the harmonic shape represented by the curve R (fig.6) via the sleeve 21, the gears 20 and 50 and the sleeve 49. The planetary 15 and 16, meshing with the planet wheels 17 and 18, by the axis aade these satellites drive the unit 1 and consequently the epicyclic group A gear, whose speed is entirely governed as we have just said by the whole system of double cardan joints and freewheels in one direction unique.
This group A epicyclic train therefore serves as a support for satellites 7 - 24 and 8 - 25, some 7 - 8 controlled by the motor by means of the sun gear 5 and the others 24 - 25 controlling the sun gear 19 which transmits its movement to the sun gear 13 of the second epicyclic gear B.
The second sun gear 6 of this train receives its movement directly from the engine at the same time as the sun gear 5; It follows that the satellites 12 - 27 and 11 - 26 are controlled on the one hand by the motor at constant speed and on the other hand by the planetary 1a which has speeds dependent on the epicyclic train grou pe @;
this results in, for the housing 30 driven by the satellites 12 - 27 and 11 - 26, also variable speeds, speeds transmitted to the secondary or resistant shaft 61, If the torque applied to this shaft decreases in value, it is The result is a decrease in the offset angle of the plates 62 and 64 then that the spring 63 relaxes, causing an axial displacement of the toothed sleeve 60 which changes the orientation angle of the double universal joints and consequently the speed of the joint. rotation of the epicyclic gear group A as explained more
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top, we thus see that to each value of the resistant torque corresponds a well-defined value of the speed of the secondary or resistant shaft 61 as a function of that of the epicyclic gear group A.
The speed [alpha] 'of the secondary or resistant shaft will be given by the relation indicated above;
EMI15.1
C {'- y [1 - -1l! - (1 - Cf) bzz R'f 1
R 1 If for example we make 0.9 for [alpha] '@ 1000 and #' = 4000 and again = 1 "[alpha] '= 4000 and #' = 4000 the driving speed # 'being constant and equal to 4000 on gets
R '= 10.78 and in round numbers R' = 10 R = 0.092 "" R = 1
10
We will note in passing that we could just as easily do [alpha] '= 0 with #' = 4000.
In this case we would have
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0 = W 'C 1 R' (1 - cr) - RI 1 1
R 1 + R 'where only the ratio R' changes.
R
Thus, in particular, if the device has to move very heavy equipment that is very resistant to movement, it will be possible to start from zero speed and increase it progressively since the resistive torque decreases.
In the example above, we have for the speed o (, of the planetary gear group A: [alpha] = # # 'or [alpha] = 0.9 x 4000 = 3600 and [alpha] = 1 x 4000 = 4000
The speed of the planetary gear group A therefore varies from 3600 to 4000 revolutions, for resistance speeds varying from 1000 to 4000 revolutions.
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The half-sum of the speeds of the planetary 15 and 16 must therefore vary from 3600 to 4000 revolutions.
If the shafts 35 are controlled at half the speed of the motor shaft 4, the gears 32 and 33 are well determined, and the shaft 36 having to turn three times as fast, the gear 34 is also well determined.
For example, these gears will be given the following values:
Gears 32 - 30 teeth
33 - 60 "34 @ - 20"
The respective speeds of the shafts 35 and of the shaft 36 are:
Shaft 35 4000 x 30 = 2000 60
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Tree 36 4000 xyz0 x -! =, 6000
60 So the half sum is 4000.
However, the group C differential at this moment turns at 3600 revolutions; the ratio of the gears 22/45 and 21/50 will be
3600 = 9 4000,
So the wheels 20 and 22 will have a multiple number of teeth of 10 and the wheels 45 and 50 a multiple number of teeth of 9, that is to say ultimately:
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<tb> Gears <SEP> 32 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> teeth
<tb>
<tb> "<SEP> 33 <SEP> - <SEP> 60 <SEP>"
<tb>
<tb> "<SEP> 34 <SEP> - <SEP> 20 <SEP>"
<tb>
<tb> "<SEP> 22 <SEP> - <SEP> 50 <SEP>"
<tb>
<tb> "<SEP> 45 <SEP> - <SEP> 45 <SEP>"
<tb>
<tb> "<SEP> 20 <SEP> - <SEP> 50 <SEP>"
<tb>
<tb> "<SEP> 50 <SEP> - <SEP> 45 <SEP>"
<tb>
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We have in fact for the speed of the epioycloidal train group A which controls the differential group 0 [alpha] = 4000 x30 x 45 + 4000 x 30 x 45: 2 = 3600 ts
60 x 50 20 x 50
As for the speed [alpha] = 4000, it will be obtained by orienting the double joints with the Cardan.
The example has been chosen for the application of the apparatus to a motor car whose engine speed is 4000 revolutions.
When the clutch is engaged, the torsion spring, by compressing, brings, through the defined connections, the double joints to the Cardan to the position fixing the rotation of the group A epicycloidal train at the speed of 3600 revolutions corresponding to low speed; at this moment the torque is maximum and then decreases, thus causing a relaxation of the spring and consequently a change of orientation of the double joints to the Cardan.
When the resistive torque equals the motor torque, the orientation of the Cardan joints forces the epicyclic gear group A through the differential to turn at engine speed, then when approaching a climb the torque resistance increases, the spring tightens and causes the double joints to the Cardan to change inclination at an angle such that the group A epicyclic gear turns at the corresponding speed and in such a way that we have the formula given above C # '= C' [alpha] '#
Conversely, in a descent the spring is relaxed and will cause the reduction of the speed of the group A epicyclic train as explained above.
The use of this device is fully advised.
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quée when we have to move a very heavy material and very resistant to advancement; such are the cases of the automobile, railways, railcars, tanks, ships, tractors, buses, extractors, control of rolling mills, etc ... and in a word everywhere where the speed must be inversely proportional. to resistance. This advantage is also valuable in industries where speed changes are used, such as machine tools, spinning mills, paper mills, synchronous motor start-ups, etc.
With this transformer the use of multiphase currents to replace the direct current series motor becomes possible; the drawing fig. 5 shows an embodiment for this case, the description of which can be given as follows:
The motor drives, in addition to the planets as it is said above, the inductor d of an alternator whose armature b serves as a stator for an asynchronous motor c whose rotor controls the epicyclic gear group A, which, conne il is said above, rotates at variable speeds with very limited limits. In the present case, the limits are held between the variations due to the sliding of the rotor of the asynchronous motor in its field.
If the alternator becomes a synchronous motor, the result is still the same,
If the epicyclic gear unit A is controlled in a certain relation by the motor shaft, then this device becomes a fixed speed reducer or multiplier.
Finally, if the epicyclic gear unit A is controlled directly by a motor or other separate and unspecified device but at variable speed within very limited limits, this device is still a continuous speed transformer.
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It is of course understood that the embodiments of an apparatus constructed in accordance with the invention may exhibit differences in the number of members which will not affect the characteristics of the invention; this is how we can have as many epicyclic gears and gears as needed. The gears making up these organs can be straight, helical, hyperboloidal, conical, worm or chain, etc. It is understood that all or part of the gears can be replaced by crankshafts, eccentrics, connecting rods or capsulisms. On the other hand, automaticity could be achieved by springs, regulators, servo. motor, angular displacements of the general frame of the apparatus or other process.
The variation of the angle of obliquity of the special double joints, which could equally well be triple, quadruple, etc., could also be done manually.
@ The part forming transformation by the special or multiple double joints and the differential may form a continuous limited, automatic or controlled speed variator. by wedging the screeds of the special double joints at the zero or 360 angle, a double homokinetic joint will be formed.
Conversely, a constant speed regulator will be produced by controlling the secondary shaft by a variable speed motor, the primary shaft then taking a constant speed.
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-: - CLAIMS
EMI20.1
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1.- Continuous speed converter or variable speed drive device characterized in that the transformation part consists essentially of special double joints such as adjustable Cardan shafts -and combined with one-way freewheels, or not, having the particularity of achieving constant velocity control variable and determined by the obliquity of these special double seals.
2.- Device according to claim 1, charac- terized in that the orientability of the special double joints results from a voluntary or automatic control.
3.- Device according to claim 1, characterized in that in the case where the orientability of the double joints is automatic, this automaticity is due to the deformation of a torsion spring or other means, this deformation being subject to the value of the receiving or resisting torque and thus fixing the angle of obliquity of the special double seals and consequently the magnitude of the resulting oscillations.
4. - Device according to claim 1, charac- terized in that the differential receiving, by its planetary or central wheels, the oscillations caused by the special double joints and one-way freewheels transforms these oscillations into a rotational movement. continuous depending on the obliquity angle of the special double joints.
5.- Device according to claim 1, charac- terized in that the epicyclic gear receiving by its planet carrier the movement of the differential, has its two planetary or central wheels controlled, one by the
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motor and the second by one of the planets of a second epicyclic gear forming a receiver.